最近我国面临的严重缺电问题，使人们再一次深刻认识到节能、提高能源综合利用效率和发展可再生能源的巨大意义。“十一五”以来，中国电网以特高压和智能电网建设为代表，在技术不断成熟、可靠性不断提高的同时，开始了提高能效、节能降耗的尝试。“十二五”期间，哪些节能技术及相关设备，在电网系统应用、发展的前景广阔？

　　施工人员在±660千伏宁东—山东直流工程黄河大跨越现场安装“防舞动”间隔棒。徐可 摄（英大图片）

施工人员正在安装特高压设备附件。（英大图片）

　　利器一：特高压输电

　　[案例] 4月27日，中国电力企业联合会发布第一季度电力供需形势分析报告，四川等水电大省的水电设备平均利用小时数超过600小时，比去年同期提高89小时。出现这一现象的重要原因是向家坝—上海特高压直流输电工程的建成。

　　据不完全统计，2010年长江汛期，向上工程外送四川水电数百亿千瓦时，比2009年同期增加近50%，减排二氧化碳近千万吨。

　　在特高压工程带动下，一度迟缓的水电建设再掀高潮。例如，国电集团挺进大渡河，华能集团挥师岷江，二滩水电开发公司屯兵雅砻江，长江三峡集团镇守金沙江，华电集团入主杂谷脑河，大唐集团瞄准涪江，四川省境内展开前期项目的水电站装机已超过4000万千瓦。

　　[分析] 特高压输电能够在更大范围内优化配置资源，还可以提升线路的传输能力。电压等级越高，电网的输送功率也越大。我国能源资源与能源需求呈逆向分布：煤炭资源主要分布在西北，水资源主要分布在西南，新能源资源——光伏发电和风力发电主要分布在西北一带。而能源需求主要在东南沿海地区。采用长距离输电是当前形势下的必然选择。特高压电网的应用与建设是解决上述问题最好的方案。

　　[设备] 特高压交直流设备基本可以实现国内自主研发和制造，这为我国进一步发展特高压奠定了物理基础。

　　特高压交流设备包括变压器、电抗器、组合电器开关、隔离开关、避雷器和无功补偿设备等。其中，变压器、电抗器和组合电器开关占比较大，三者合计占一半以上，上述设备我国企业均可自主研制；无功补偿装置目前已由中国电科院研发成功。

　　特高压直流设备包括线路和换流站设备。换流站主设备包括：换流变压器、电抗器、避雷器、换流阀和无功补偿装置等，其中投资大项为换流变和换流阀。

　　利器二：直流输电

　　[案例] 2月28日，±660千伏宁东—山东直流输电工程投运，山东接受外送电力的能力由350万千瓦提升至750万千瓦。据统计，山东因此每年可节约原煤1120万吨。由此全省减少二氧化硫排放5.7万吨，二氧化硫排放量降低1.1个百分点，大大促进了资源节约型、环境友好型社会建设。

　　仅今年第一季度，山东电网就接纳省外来电91.3亿千瓦时，同比增长176%。

　　[分析] 发电厂发出的交流电经换流阀变成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端再变成交流电，注入受端交流电网。对于远距离输电，高压直流输电拥有独特的优势。其中，轻型高压直流输电系统采用可开断的器件组成换流器，使中等规模的直流输电工程在较短输送距离上也具有竞争力。

　　此外，可关断器件组成的换流器，还可用于向海上石油平台、海岛等孤立、小型系统供电，未来还可用于城市配电系统，接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。轻型高压直流输电系统更有助于解决清洁能源上网的稳定性问题。

　　[设备] 直流输电最核心的技术集中于换流站设备，换流站实现了直流输电工程中直流和交流相互转换。交流场采用与交流变电站相同的设备，直流场则采用以下特有设备：换流阀、控制保护系统、换流变压器等。换流阀是换流站的核心设备，其主要功能是交直流转换。

　　近10年来，可关断的晶闸管(GTO)、绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率电子器件的开断能力不断提高，新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将进一步完善新一代直流输电性能，大幅度简化设备，减少换流站占地，降低造价。

　　利器三：柔性交流输电

　　[案例] 2009年年初投运的500千伏伊冯可控串联电容补偿装置，创造了4个世界第一：可控串补度最高、可控容量最大、额定提升系数最大、阀额定电压最高。它标志着我国自主研发的可控串补技术后来居上，达到世界领先水平。500千伏伊冯可控串联电容补偿装置投运后，该线路每年因输电能力提高而新增产值4.4亿元。

　　以国产可控串联补偿晶闸管的电子触发系统为核心，自主创新的可控串补技术，把我国的电力电子行业引领到国际先进水平。而可控串补装置国产化，不仅使国外厂商的报价下降近一半，也增大了国内市场份额。

　　[分析] 柔性交流输电技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物。柔性交流输电技术是新能源、清洁能源大规模接入电网系统的关键技术之一，将电力电子技术与现代控制技术相结合，通过对电力系统参数的连续调节控制，达到大幅降低输电损耗、提高输电线路输送能力和保证电力系统稳定水平的目的。

　　无功补偿技术旨在调节电网中的无功功率，降低线路和变压器因输送无功造成的电能损耗。预计“十二五”期间，无功补偿总需求达111亿元，年均22.2亿元。其中，并联无功补偿市场容量在51亿元，可控串补配合500千伏以上线路建设，需求在60亿元。

　　[设备] 目前已成功应用或正在开发研究的装置有十几种，如静止无功补偿器、超导蓄能器、可控串联电容补偿器等。国内自主成套设计和制造的静止无功补偿器、静止调相器和可控串联电容补偿装置已挂网运行。静止无功补偿器用以晶闸管为基本元件的固态开关替代电气开关，实现了快速、频繁地控制电力设备。

　　利器四：谐波治理

　　[案例] 开化县是浙江省硅产业基地。近年来，该县硅产业发展较快。但随着客户各类整流和变频设备的广泛应用，开化电网谐波问题日趋严重，影响了供电质量。今年4月初，开化县供电局“钱江源”电力服务队分批次走访全县谐波源客户，为其安装电能质量在线监测表，检测谐波治理装置并分析二次谐波，商讨开化电网电能质量在线监测方案。

　　谐波治理有效降低了各生产企业的成本，提高了客户的产品质量，使开化电网的电能质量管理工作得以提高。截至目前，全县29家谐波源客户谐波治理工作已完成，并进行了测试与评估工作。

　　[分析] 随着节能降耗，新能源和智能电网的大规模快速应用，电网用户日趋增多，用电设备日趋复杂。大量节能灯、变频器的使用，风能、太阳能并网发电等分布式电源的增加，电动汽车充电站的发展等，造成公用电网中的谐波问题日趋严重，治理谐波刻不容缓。

　　谐波源自一种整数倍于工频50赫兹的高频电流，大量的谐波电流会引起电网中的电压畸变，严重危害电网运行的稳定性。同时，大量的谐波在电网中积累叠加导致线路损耗增加，浪费电能。2011～2015年，谐波治理设备市场年容量可达200亿~250亿元，市场空间巨大。

　　[设备] 目前常用的谐波治理装置有两种：无源滤波装置和有源滤波装置。无源滤波装置的主要结构是把电抗器与电容器串联起来，再并联于系统中。10千伏以下电力系统大多数采用无源滤波方式。一般而言，无源滤波装置的成本低，但滤波效果一般。从发展前景看，由于成本较低，市场的前景可观。有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果可达到百分之百。但成本极高，如果成本能有所下降，将大大有利于有源滤波产品的推广。